변위전류

요약 전기력선속의 시간에 대한 변화량으로 나타내며 전속전류라고도 한다. 일반적으로 알고 있는 전도전류에 대응하는 개념으로 실제로는 흐르지 않지만 마치 전류가 흐르는 것처럼 생각할 수 있는 경우에 사용한다.

덴마크의 물리학자 외르스테드(Hans Christian Oersted, 1777-1851)는 1820년, 전도전류가 자침을 움직이게 하는 현상을 발견하였다. 영국의 물리학자 패러데이(Michael Faraday, 1791-1867)는 여기서 더 나아가 자기장의 변화가 전류를 유도한다는 사실을 알아내었다. 이를 정리한 것이 패러데이의 법칙으로 자기장의 시간에 대한 변화량이 전기장과 갖는 관계에 관한 식으로 나타낼 수 있다.

이에 대응하는 개념으로 앙페르(Andre Marie Ampere, 1775-1836)의 법칙을 들 수 있는데, 이는 전류와 자기장 사이의 관계에 관한 식으로 정리할 수 있다. 여기서 맥스웰(James Clerk Maxwell, 1831-1879)은 수학적인 기교로 앙페르의 법칙에 전기장의 시간에 대한 변화량 항을 첨가함으로써 전기장과 자기장 모두에 대해 대칭적인 수식을 완성하였다.

               패러데이의 법칙
       맥스웰에 의해 개선된 앙페르의 법칙

이 관계식에서 보이는 새로운 항이 의미하는 것이 변위전류이다. 앙페르의 법칙에서는 전류로 정의되던 부분이 맥스웰의 수식에서는 전류와 전기장의 변화량 항의 합으로 나타나고 있다. 이것은 전기장의 변화량이, 실제로 전류가 흐르는 것은 아니지만, 마치 전류가 흐르는 것과 같은 결과를 보일 것임을 암시한다. 이러한 변위전류의 개념이 도입됨으로써 자기장과 전기장의 상호연관이 완전히 규명되고 전기장과 자기장 성분을 동시에 가지는 전자기파의 존재가 입증된다. 와 같이 실제로는 끊어진 회로에서 변위전류를 관찰할 수 있다. 축전지를 회로에 연결하여 전류를 흐르게 하면 축전지의 전극면에 전하가 모이면서 전극 사이의 전기장이 변화하게 된다. 이 때 전극 사이에 실제의 전류가 흐르지는 않지만 회로상에는 전류가 흐르는 것처럼 보이는데 이를 변위전류의 개념으로 이해할 수 있다.